CN101245761A - 带有转子毂心的风能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种风能装置，其具有转子毂心，该转子毂心与至少一个螺距轴承相连，风能装置具有至少一个转子叶片，叶片的根部可通过连接装置与螺距轴承相连，其中，设置了加强元件，其被布置在转子叶片根部与螺距轴承之间，且通过连接装置与螺距轴承相连。

Description

带有转子毂心的风能装置
技术领域
本发明涉及一种带有转子毂心的风能装置，该转子毂心上配备有至少一个螺距轴承。
背景技术
螺距轴承(pitch bearing)是一种滚动轴承，其具有内圈和外圈，其中一个轴承圈与转子毂心相连，另一轴承圈与转子叶片相连。因而，借助于螺距驱动件，使得转子叶片绕自身的纵向轴线转动，从而可将叶片的迎角调整为朝向来风。
转子毂心的现有构造是由带有凸缘的铸造体构成的，其中的凸缘用于连接螺距轴承。在文献“Windkraftanlagen Grundlagen TechnikEinsatz Wirtschaftlichkeit 3th edition，Springer Verlag Berlin”的7.5章节中，Erich Hau介绍了这样的内容：除了对转子叶片的正确设计制造之外，转子叶片的质量和重量基本上是由叶片与转子毂心的接合结构所决定的。叶片在转子毂心上实现连接的结构属于转子叶片领域技术进展中最为迫切的目标。在连接转子叶片的不同实现形式中，存在一种双侧钢制凸缘的结构，在该结构中，叶片的根部被夹置在内部凸缘与外部凸缘之间，且两凸缘利用螺纹相互连接起来。然后，利用位于外部的搭接凸缘进行与转子毂心的接合。已被证明能特别减轻重量的另一个设计概念是叠层的连接螺栓，其被直接叠压到转子叶片的根部结构中。另一种设计概念是在转子叶片的根部中设置航空型的叠层凸缘或紧固套筒，以便于将转子叶片与转子毂心接合起来。
从文献DE 102004023773 B3可了解到：设计具有内圈和外圈的螺距轴承，其中的内圈被固定连接到转子毂心上，外圈与转子叶片固定连接。外圈具有外轮齿，其与用于调节转子叶片的驱动链轮相啮合。
专利文献DE 102004017323 A1公开了一种用于转子叶片的叶片连接件，在该连接件中设置了阻抑装置，其使得转子叶片在预定的转角位置上不存在冲闯齿隙。
专利文献WO 2004/090326公开了一种转子毂心，其具有位于转子叶片连接件区域中的、被制成一体的三臂式加强件。
发明内容
本发明是基于如下的目的而提出的：为将转子叶片安装到转子毂心上而提供一种叶片连接件，其利用简单的装置防止了在螺距轴承上作用太大的载荷。
根据本发明，利用权利要求1的特征实现了该目的。有利的实施方式构成了各个从属权利要求的主题。
根据本发明的风能装置具有转子毂心，其上配备了至少一个螺距轴承。另外，设置了至少一个转子叶片，该叶片的根部具有用于与螺距轴承进行连接的法兰。根据本发明，设置了加强元件，其被布置在位于叶片根部的凸缘与螺距轴承之间。特别是，加强元件特别地增强了叶片根部区域的径向刚度，而该区域的径向刚度通常明显低于螺距轴承区域处毂心的径向刚度—这是由于转子叶片的材料选择所致。在此情况下，利用连接装置将加强元件保持在螺距轴承与转子叶片根部之间，在将转子叶片直接固定到螺距轴承上的情况下也使用其中的那些连接装置。本发明是基于如下的发现而完成的：不均等的刚度对螺距轴承具有不利影响，并导致在螺距轴承中出现不利的作用力传递。由于这样的情况，使得螺距轴承的滚动轴承没有必要地受到强烈的应力作用，从而缩短其工作寿命。根据本发明而设置的加强元件改善了螺距轴承中作用力的传递，从而提高了螺距轴承对于极端负载情况的工作寿命以及误差容限。
在一种优选实施方式中，加强元件被设计成环形或板体。其还可被设计成桶体。板体或桶体具有封闭的底部，或者可以带有一个或数个开口。
在一种优选的扩展方式中，根据本发明的加强元件是用金属制成。在这种情况下，可使用钢材或铸造材料。对于铸造材料，优选地是采用球墨铸铁，例如对应于DIN EN 1563的材料(例如EN-GJS-400-18)。
在一种特别优选的实施方式中，与叶片根部相连的加强元件的刚度与螺距轴承和转子毂心结合区域处的刚度相对应。转子毂心与螺距轴承之间接合区域的刚度来源于设置在毂心侧的材料、以及毂心侧接合区域的几何结构。
加强元件可起到承载元件的作用，其可承载着螺距系统的各个部件。
在一种优选实施方式中，在螺距轴承的毂心侧设置了承载元件，其与转子毂心以及螺距轴承相连接。在此情况下，承载元件具有两个任务：在一方面，其材料和几何结构可被设计成使得螺距轴承的毂心侧接合部分区域的刚度对应着转子叶片侧接合部的刚度。在另一方面，承载元件还可被用作螺距驱动件和/或螺距控制单元的承载体。
附图说明
下文将借助于附图对本发明的优选实施方式作详细介绍，在附图中：
图1中的纵向透视图表示了带有加强元件的转子叶片根部和螺距轴承；
图2中的纵向透视图表示螺距轴承、承载元件、以及转子毂心；以及
图3表示了加强元件、螺距轴承、以及其上带有螺距驱动件和控制单元的承载元件。
具体实施方式
图1表示了叶片根部区域的转子叶片10。在转子叶片根部的毂心侧，设置了加强元件12。加强元件12被设计成环形的，并具有孔洞14，这些孔洞14沿着圆形分布，转子叶片10的紧固螺栓穿过这些孔洞而受到引导。孔洞在加强元件的轴向方向上延伸。加强元件12具有均匀的厚度。作为备选方案，也可设置成在径向方向上的厚度是变化的。加强元件的内径小于叶片根部的内径。
转子叶片10通过环形的螺距轴承16与转子毂心相连。螺距轴承16是由带有内圈18和外圈20的滚动轴承构成的。两轴承圈上都设置有孔洞。在图示的实施例中，加强元件12上孔洞的直径、布局、以及距离与螺距轴承16内圈18上的孔洞是对应着的。加强元件12的外径对应着内圈18的外径。内圈18与加强元件12和转子叶片螺纹连接到一起。外圈20被设计成利用其孔洞22与转子毂心上对应的紧固孔洞相连接。
在图2所示的结构实例中，转子毂心被设计成四个部件。转子毂心具有承载元件26和转子毂心体28。外圈20与承载元件26和转子毂心体通过螺纹连接到一起。例如从图2中的透视图可看出，转子毂心被设计成其上连接三个转子叶片。此外，转子毂心在区域30处与风能装置的转子轴连接，以便于将转子叶片接收的扭矩传递到转子轴。
图3是从毂心侧对承载体26进行观察所得的视图。承载体26具有通道开孔31，螺距驱动件32经该开孔从转子毂心中伸出。螺距驱动件32具有驱动齿轮，其与设置在内侧的螺距轴承16的轮齿17相啮合。利用该螺距驱动件，可对内圈与外圈之间的相对位置进行调节，使得转子叶片绕着其纵向轴线转动。另外，在承载元件26上为螺距系统设置了变换器柜34和蓄电池柜36。总而言之，整个螺距系统可被预先安装到承载元件26上。因而，由于对承载元件的测试可独立于转子毂心壳体的安装，所以还显著简化了安装过程。

Claims (10)

1.一种风能装置，其具有转子毂心，该转子毂心与至少一个螺距轴承(16)相连接，该风能装置具有至少一个转子叶片(10)，该转子叶片的叶片根部可通过连接装置与螺距轴承相连接。
其特征在于：
设置了加强元件(12)，其被布置在转子叶片根部与螺距轴承(16)之间，且通过连接装置与螺距轴承相连。
2.根据权利要求1所述的风能装置，其特征在于：加强元件(12)具有环形。
3.根据权利要求1所述的风能装置，其特征在于：加强元件(12)被实现成板体。
4.根据权利要求1所述的风能装置，其特征在于：加强元件(12)被实现为桶体。
5.根据权利要求3或4所述的风能装置，其特征在于：加强元件(12)上设置有一个或数个开口。
6.根据权利要求1到5中任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件(12)是用金属制成的。
7.根据权利要求1到6中任意一项所述的风能装置，其特征在于：转子叶片与加强元件(12)接合部的刚性与螺距轴承和转子毂心接合区域的刚度相对应。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件(12)被设置成作为螺距系统组成部件的承载元件。
9.根据权利要求1到8中任意一项所述的风能装置，其特征在于：在螺距轴承的毂心侧设置了承载元件，其与转子毂心相连接并且与螺距轴承相连接。
10.根据权利要求9所述的风能装置，其特征在于：转子叶片的螺距系统的部件被设置在转子毂心侧的承载元件上。
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